Caの最外殻電子はなぜ2なのでしょうか？

Caの最外殻電子はなぜ2なのでしょうか？

No.5 回答者： d9win 回答日時： 2024/07/01 05:07

カルシウムCaは周期表の第4周期の2番目の元素なので、その最外殻にある4s電子が2ヶであるのは当然です。

ただ、その前の第3周期にはs, p, d軌道が存在するのにも拘わらず埋まっているのは3s, 3p軌道だけで、3d軌道が空いたままです。そして、この3d軌道は周期表でCaの次に位置するスカンジウムScから始まって、Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn (第1遷移元素)と続き、その次のGaから4p軌道の占有が始まります。これら3d軌道が占有されて行くSc〜Znは(第1)”遷移金属元素”と呼ばれて、よく似た特性(金属特性)を示します。これらは例外的な元素のように扱われ気味ですが、良く知られた多くの金属が含まれます。(Agは第2遷移元素, Pt, Au, Hgは第3遷移元素)
このd軌道を飛ばして次の周期のs軌道の占有が始まるのは第5周期, 第6周期でも同じです。
(なお、第4周期からはf軌道も存在し得ますが、この4f軌道の占有は5d軌道が始まる直前に行われ始めて、5dに戻って5dが終わった後に6pが始まります)
このように周期表の元素の進み方は複雑ですが、それを表にすれば極めて規則的であることが判ります。つまり、d軌道やf軌道はs, p軌道とは大きく特性が異なっているのです。ところが、その違いを簡明に説明する理論はないようです。私が調べた限りでまだしも説得力があったのは”d軌道やf軌道は次の周期のs軌道の内側から外側まで拡がっている”と云う程度でした。
”Caの最外殻電子はなぜ2なのか”という質問に対して”誰も知らない”と答えるのが適切だと思います。
普通に使われている金属はほとんど遷移金属で、それ以外に良く知られている金属はアルミニウムAl, すずSn, 鉛Pb程度しかありません。それにも係わらず”遷移金属元素”の特殊性の簡潔な説明が良く知られてないことは誠に不思議です。

No.4 回答者： tknakamuri 回答日時： 2024/06/26 08:41

電子が軌道に入ってゆく順番が

1s(2)、2s(2)、 2p(6)、3s(2)、3p(6)、4s(2)、3d・・・
だから(括弧の中の数字は軌道に入れる電子数)。
3dより4sが先になる。

ただ、4sまで充填された後の電子配置は単純な法則に
従わなくなります。混んでくると相互作用が複雑。

No.3 回答者： masterkoto 回答日時： 2024/06/25 10:20

Caの電子は18個が順当にKLМ殻を埋めますよね

で、19個目、20個目の電子はМ殻よりN殻に優先的に入るわけですが、
それは、19個目、20個目の電子については、NよりМに入るほうが、よりエネルギーが高くなってしまうためです
エネルギーが高いと言う事は、不安定と言うことですから、それを避け、より安定なNへ電子が入るようです

No.2 回答者： 三暗刻 回答日時： 2024/06/25 07:01

アルゴンの原子番号が18です。

アルゴンは不活性ガスで、電子軌道が満たされております。カルシウムの原子番号は20です。20-18=2で、最外郭は2になります。不対電子なので、2価のカルシウムイオンになります。

No.1 回答者： mimon01 回答日時： 2024/06/25 02:37

電子軌道は対に配置された方が安定だからです。

そのためM殻の3d軌道よりも優先されてN殻の4s軌道が先に埋まります。